用水終端小型貯水式恒溫電熱水器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及貯水式電熱水器，特別涉及一種用水終端小型貯水式恒溫電熱水器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，各種熱水設(shè)備或系統(tǒng)包括快速式燃?xì)鉄崴?、太?yáng)能、熱泵、貯水式燃?xì)鉄崴?、電熱水器及大的中央供熱水系統(tǒng)，上述各種設(shè)備與系統(tǒng)成為日常用熱水的熱水源。從熱水源至用水點(diǎn)終端，都必然會(huì)有一段長(zhǎng)短不一的熱水管道，這些管道內(nèi)徑大的其截面積可達(dá)3cm2，即每米的水管內(nèi)容積達(dá)0.3升，當(dāng)熱水管長(zhǎng)度達(dá)20m時(shí)，熱水管內(nèi)的容積可達(dá)6升。當(dāng)較長(zhǎng)一段時(shí)間未用水時(shí)，該熱水管內(nèi)的水即成為冷水。每次用水終端用水時(shí)，必須把這些冷水完全排空，才可以有熱水到達(dá)，熱水管內(nèi)排空的時(shí)間會(huì)相當(dāng)長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，在熱水等待及水溫調(diào)節(jié)的過(guò)程中，既不方便，也浪費(fèi)了大量的水與熱能。在上述各種供熱水設(shè)備或系統(tǒng)中，快速式燃?xì)鉄崴髋c其他貯水式供熱水設(shè)備或系統(tǒng)的不同之處在于:它每次重新啟動(dòng)供水時(shí)，啟動(dòng)水流量都必須不少于3L/min，并且需要有一個(gè)將冷水加熱成熱水的加熱時(shí)間，一般最快都要十多秒，比貯水式熱水源的水管排空時(shí)間增加了熱水加熱時(shí)間，從而，出現(xiàn)了更長(zhǎng)的先冷水后熱水的過(guò)程，其供熱水過(guò)程比其他貯水式供熱水設(shè)備或系統(tǒng)更不方便。
[0003]因此，也有的供熱水方式是在供熱水管道中增加一條由用水點(diǎn)終端至熱水源之間的回水管，形成循環(huán)回路，利用外設(shè)的水泵使水管中的水流循環(huán)流動(dòng)，以保持用水點(diǎn)終端始終保持有相應(yīng)的水溫。如水管中的水長(zhǎng)期循環(huán)，當(dāng)然可以把用水等待時(shí)間減至接近為零，但由于實(shí)際用水時(shí)間相對(duì)于等待時(shí)間要短得多，如水泵不斷開(kāi)動(dòng)，在管道中長(zhǎng)期循環(huán)的高溫水會(huì)浪費(fèi)大量的熱能；如改用每次用水前幾十秒才開(kāi)動(dòng)循環(huán)水泵的方法，雖然相比長(zhǎng)期循環(huán)方式減少了熱能和水的浪費(fèi)，但增加了熱水等待時(shí)間，又會(huì)令使用者不便。
[0004]在上述基礎(chǔ)上，也有在用水點(diǎn)終端采用機(jī)械式或電子式自動(dòng)恒溫水閥將冷水與熱水混合調(diào)節(jié)水溫，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)出水溫度的目的，此種方法對(duì)于貯水式的熱水源，是可以達(dá)到用水點(diǎn)終端恒溫出水的目的，但對(duì)于以快速式燃?xì)鉄崴髯鳛闊崴吹南到y(tǒng)，當(dāng)快速式燃?xì)鉄崴鳛榉呛銣厥綍r(shí)，由于上述的恒溫水閥是以改變熱水與冷水的比例來(lái)達(dá)到出水恒溫的目的，而非恒溫式的快速式燃?xì)鉄崴髟谑褂眠^(guò)程中其熱負(fù)荷是不變的，當(dāng)恒溫水閥出水溫度高于預(yù)置溫度時(shí)，快速式燃?xì)鉄崴鞯某鏊繙p少，水溫升高，但流入恒溫水閥的冷水流量由于恒溫水閥自身或管路原因未必能加大，造成出水溫度會(huì)升高，從而，無(wú)法達(dá)到恒溫出水的目的。而對(duì)于恒溫型快速式燃?xì)鉄崴?，在用水點(diǎn)終端設(shè)置恒溫水閥，就顯得多余。在用水點(diǎn)終端設(shè)置恒溫水閥，即使是貯水式供熱水，也只能在熱水流至用水點(diǎn)終端后對(duì)出水溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，并不能解決供熱水系統(tǒng)熱水等待時(shí)間長(zhǎng)或用熱水管道循環(huán)方式的熱能浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0005]也有用小型快速式電熱水器或小型貯水式電熱水器設(shè)置用水點(diǎn)終端來(lái)解決供熱水器系統(tǒng)的熱水等待等問(wèn)題的方案。當(dāng)用小型快速式電熱水器用于用水點(diǎn)終端，無(wú)論其是否恒溫控制，在用水初期，熱水源的熱水未到達(dá)用水點(diǎn)終端前，必須靠該小型快速式電熱水器供熱，該電熱水器的熱負(fù)荷往往要達(dá)到十多二十千瓦，才可以在熱水源熱水未到達(dá)前有足量的熱水，由于供電功率太大，對(duì)于家庭的供電設(shè)施，是不可承受的。當(dāng)用貯水罐容量較小(如只有5~6升)的小型貯水式電熱水器設(shè)置于用水點(diǎn)終端時(shí)，由于其貯水罐內(nèi)的水溫高達(dá)75°C，該高溫水必須與自來(lái)水混合成與出水預(yù)置溫度相同的熱水，才可以供用戶使用，如熱水源供水水管直接進(jìn)入小型貯水式電熱水器的進(jìn)水端，把貯水罐內(nèi)的高溫水推出再與自來(lái)水混合，由熱水源流經(jīng)水管的水流量與小型貯水式電熱水器的熱水流量是相等的，此時(shí)貯水罐內(nèi)的水溫高，流出的高溫水流量小，其過(guò)程是初期熱水量小，然后隨著貯水罐內(nèi)水溫下降，熱水流量才開(kāi)始加大。以快速式恒溫燃?xì)鉄崴髯鳛闊崴磿r(shí)，用水初期由于經(jīng)過(guò)的水流量小而未必能啟動(dòng)，無(wú)論以快速式恒溫燃?xì)鉄崴骰蚱渌问降臒崴刺峁└邷厮紩?huì)出現(xiàn)這樣一種情況:當(dāng)貯水罐內(nèi)水溫與熱水源流至貯水罐入口的冷水進(jìn)入貯水罐而使水溫下降至接近或低于用水終端所需的用水溫度，而此時(shí)熱水源的熱水尚未到達(dá)時(shí)，將會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)先冷后熱的過(guò)程?？梢?jiàn)，在用水終端設(shè)置一般的小型貯水式電熱水器是難以達(dá)到熱水合理使用的目的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)熱水源至小型貯水式電熱水器的水管內(nèi)容積為小型貯水式電熱水器貯水罐內(nèi)容積約80%、且冷水溫度低于15°C而出水溫度溫升需在30°C以上時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)熱水供應(yīng)斷續(xù)的問(wèn)題，而供水時(shí)最惡劣的條件是自來(lái)水溫度約5°C，恒溫出水溫度為50°C。當(dāng)然可以采取加大貯水式電熱水器的貯水罐容積的方案，但其貯水罐容積理論上應(yīng)大于20L，在出水口設(shè)置恒溫水閥，才可以做到用水終端在用水幾秒內(nèi)即能提供持續(xù)、恒定的與出水預(yù)置溫度相同的恒溫?zé)崴@樣一種理想的供熱水狀態(tài)。但此種做法由于用水終端貯水式電熱水器的體積大、成本高，也就失去了其經(jīng)濟(jì)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用水終端小型貯水式恒溫電熱水器，其體積小、貯水量小，當(dāng)該貯水式恒溫電熱水器安裝于各種熱水源供熱水系統(tǒng)的用水終端時(shí)，使用者可以在幾秒內(nèi)即可獲得與出水預(yù)置溫度相同的恒定、持續(xù)的恒溫?zé)崴?br>[0007]本發(fā)明所提出的技術(shù)解決方案是這樣的:一種用水終端小型貯水式電熱水器，包括外殼以及裝在外殼內(nèi)的貯水罐、三通水閥、冷熱水混合恒溫水閥和控制器，貯水罐內(nèi)設(shè)有發(fā)熱管，在所述三通水閥和冷熱水混合恒溫水閥之間設(shè)有電控三通水閥，在所述發(fā)熱管內(nèi)設(shè)有第I溫度傳感器，在所述三通水閥內(nèi)設(shè)有第2溫度傳感器，在所述冷熱水混合恒溫水閥的第2出水口內(nèi)設(shè)有水流量傳感器；所述三通水閥的上端部與位于貯水罐下部的第4進(jìn)水口貫通連接，三通水閥的下端部與電控三通水閥的第2進(jìn)水口貫通連接，三通水閥的水平端部與熱水源進(jìn)水管的第I進(jìn)水口貫通連接，電控三通水閥的下端部與外設(shè)自來(lái)水管的第5進(jìn)水口貫通連接，電控三通水閥水平端部的第I出水口與冷熱水混合恒溫水閥的第3進(jìn)水口貫通連接；冷熱水混合恒溫水閥的第6進(jìn)水口與豎置的第I水管下端部貫通連接，第I水管上端部與貯水罐上部空腔貫通；所述第I溫度傳感器的信號(hào)輸出端、第2溫度傳感器的信號(hào)輸出端和水流量傳感器的信號(hào)輸出端分別與控制器的三個(gè)信號(hào)輸入端相連接，控制器的三個(gè)控制信號(hào)輸出端分別與發(fā)熱管的信號(hào)輸入端、電控三通水閥的信號(hào)輸入端和冷熱水混合恒溫水閥的信號(hào)輸入端相連接。
[0008]所述貯水罐的容積設(shè)在3L?1L范圍內(nèi)。所述發(fā)熱管的電功率設(shè)在600W?3KW范圍內(nèi)。所述冷熱水混合恒溫水閥的出水預(yù)置溫度設(shè)在30°C?55°C范圍內(nèi)。所述從貯水罐第I水管流出的高溫水溫度或由熱水源所供的熱水溫度高于冷熱水混合恒溫水閥的出水預(yù)置溫度。當(dāng)熱水源的水流入三通水閥的水溫遠(yuǎn)低于出水預(yù)置溫度時(shí)，控制器輸出一控制信號(hào)給電控三通水閥并關(guān)閉第5進(jìn)水口 ；當(dāng)熱水源的水進(jìn)入三通水閥的水溫升高至接近出水預(yù)置溫度1°C?4°C時(shí)，轉(zhuǎn)換為關(guān)閉電控三通水閥的第2進(jìn)水口。所述兩種關(guān)閉狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)間為10秒?60秒范圍內(nèi)。
[0009]本電熱水器工作前，貯水罐內(nèi)的水溫由發(fā)熱管預(yù)先加熱至75°C左右，工作時(shí)，恒溫?zé)崴畯睦錈崴旌虾銣厮y的第2出水口流出，此時(shí)控制器接收到水流量傳感器檢測(cè)到的水流量信號(hào)后進(jìn)入工作狀態(tài)。貯水罐內(nèi)的高溫水流向冷熱水混合恒溫水閥的第6進(jìn)水口，當(dāng)由熱水源經(jīng)第I進(jìn)水口進(jìn)入三通水閥的水溫由控制器根據(jù)第2溫度傳感器檢測(cè)到遠(yuǎn)低于出水預(yù)置溫度時(shí)，電控三通水閥把第5進(jìn)水口關(guān)閉，從熱水源流入的水一部份進(jìn)入貯水罐，其流量與從貯水罐流出的高溫水流量相等，從熱水源流入的水另一部份經(jīng)電控三通水閥進(jìn)入冷熱水混合恒溫水閥的第3進(jìn)水口，與冷熱水混合恒溫水閥內(nèi)的高溫水混合成與出水預(yù)置溫度相同的恒溫?zé)崴?，上述兩部分的水流量與從冷熱水混合恒溫水閥流出的水流量相等。當(dāng)熱水源的水進(jìn)入三通水閥的進(jìn)水溫度接近出水預(yù)置溫度時(shí)，電控三通水閥經(jīng)過(guò)10秒至60秒時(shí)間逐漸由關(guān)閉第5進(jìn)水口轉(zhuǎn)至關(guān)閉第2進(jìn)水口，此時(shí)，冷熱水混合恒溫水閥轉(zhuǎn)為全部由經(jīng)第5進(jìn)水口進(jìn)入的自來(lái)水與貯水罐流出的高溫水混合而成的恒溫?zé)崴鞒觥?br>[0010]從上可知，在每次用水時(shí)，只要熱水源的水進(jìn)入該用水終端小型貯水式電熱水器的水溫低于其出水預(yù)置溫度，從熱水源流出的水量與該電熱水器流出的恒溫出水量相等，位于兩者之間的熱水源進(jìn)水管內(nèi)的水量可迅速由熱水源流出的熱水替換，并能在最短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充至該電熱水器內(nèi)。因此，即使本電熱水器的貯水罐的容積較小，也完全可以滿足不同的熱水源與不同的供熱水管容積條件下，在用水終端用水時(shí)，幾秒內(nèi)就能獲得持續(xù)的恒溫?zé)崴@樣一種顯著效果。
[0011]由于電熱水器工作時(shí)的用水量一般均大于3L/min，當(dāng)每次用水時(shí)，從熱水源進(jìn)水管進(jìn)入的水流溫度若低于出水預(yù)置溫度時(shí)，第5進(jìn)水口是封閉的，從第2出水口流出的恒溫?zé)崴鏊颗c從熱水源進(jìn)水管流入的進(jìn)水量是相等的。當(dāng)熱水源為貯水式電熱水器時(shí)，熱水源進(jìn)水管內(nèi)的冷水能迅速全部轉(zhuǎn)換成熱水，除此之外，對(duì)于快速式燃?xì)鉄崴?，因?yàn)橐挥兴髁烤湍芗磿r(shí)啟動(dòng)提供熱水，因此只要作為熱水源的快速式燃?xì)鉄崴魇呛銣厥降?，即使其恒溫效果比較差，由于本電熱水器的貯水罐能對(duì)進(jìn)入罐內(nèi)的水溫變化起到緩沖作用，以及冷熱水混合恒溫水閥的出水具有恒溫作用，因此，本電熱水器與多種形式的熱水源能組合成效果顯著的恒溫?zé)崴┧到y(tǒng)。
[0012]在用水過(guò)程中，由于控制器能驅(qū)動(dòng)發(fā)熱管通電加熱，所以能在熱水源的熱水未到達(dá)前讓貯水罐內(nèi)水溫略為升高，從而加大了貯水罐的等效容積。
[0013]在各種熱水源組成的熱水供水系統(tǒng)中，其熱水源與自來(lái)水的水壓是不一定相等的，如非承壓式太陽(yáng)能熱水器的熱水與自來(lái)水之間會(huì)有大于0.5Mpa的壓差，電控三通水閥的壓力平衡裝置可以在自來(lái)水壓力與熱水源供水壓力相差較大的情況下正常工作，電控三通水閥所設(shè)的單向閥可保證在熱水源進(jìn)水溫度接近出水預(yù)置溫度時(shí)，在電控三通水閥封閉轉(zhuǎn)換過(guò)程中，冷熱水混合恒溫水閥的第3進(jìn)水口從熱水源進(jìn)來(lái)的水流轉(zhuǎn)為自來(lái)水水流的時(shí)間為10秒至60秒，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，兩者的水流不會(huì)相互竄流。在這一緩慢的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于上述兩種水流不會(huì)相互竄流，從而使進(jìn)入冷熱水混合恒溫水閥第3進(jìn)水口的水溫平穩(wěn)轉(zhuǎn)變，第2出水口的出水水溫保持恒定。
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